Высоконапорный термический деаэратор и башенный плёночно-вихревой деаэратор могут использоваться для деаэрации питательной воды котлов высоких параметров. В связи с постоянно растущими требованиями современной промышленности к качеству питательной воды котлов, а именно к низкому абсолютному содержанию кислорода в питательной воде и высокой относительной стабильности её качества, из-за ограничений, обусловленных внутренней конструкцией оборудования, применение обычных высоконапорных термических деаэраторов и плёночно-вихревых деаэраторов выявляет их недостатки.
Встроенный термический деаэратор конструктивно изменяет концепцию обычного деаэратора, делая деаэратор более простым в проектировании, изготовлении и эксплуатации, более адаптируемым к переменным режимам работы, а также отличающимся низкими эксплуатационными расходами, небольшими капитальными вложениями и широкой областью применения.
Принцип конструкции встроенного деаэратора:
Во встроенном термическом деаэраторе используется физический метод деаэрации, процесс деаэрации осуществляется в два этапа.
(1) Питательная или конденсатная вода впрыскивается в паровое пространство (первичная деаэрация).
(2) Пар проходит через парораспределительные трубы, пронизывая водяной бак, и уносит с собой кислород из воды, достигая цели деаэрации (вторичная деаэрация).
Процесс деаэрации во встроенном деаэраторе выглядит следующим образом:
1. Зона первичной деаэрации
Питательная или конденсатная вода через распылительные форсунки разбивается на мелкодисперсные капли, при этом регулировка осуществляется в зависимости от расхода воды, что обеспечивает постоянство размера капель при различных расходах. Капли воды выбрасываются из скоростных форсунок в паровое пространство бака, где происходит контакт воды с паром и её нагрев, вследствие чего парциальное давление неконденсируемых газов в воде постепенно снижается. Струи воды, ударяясь о перегородки или стенки бака, падают вниз, разбиваясь при соударении на более мелкие капли.
Время пребывания капель в паровом пространстве составляет менее 1 секунды. В паровом пространстве непрерывная подача пара обеспечивает достаточно высокое парциальное давление пара, в то время как локальное парциальное давление неконденсируемых газов может поддерживаться лишь на очень низком уровне. При прохождении капель через пар с более высокой температурой на поверхности капель происходит конденсация пара, что приводит к повышению температуры капель. Этот процесс нагрева завершается очень быстро благодаря большой площади контакта капель. После попадания капель в паровое пространство локальное давление неконденсируемых газов в паре становится очень низким по сравнению с содержанием неконденсируемых газов в воде. Это низкое локальное давление, возникающее из-за повышения температуры, а также снижение растворимости неконденсируемых газов в воде вынуждают неконденсируемые газы выделяться из воды.
2. Зона вторичной деаэрации
Поскольку время пребывания воды в паровом пространстве зоны распыления относительно невелико, достижение идеального эффекта деаэрации может быть затруднено. Для этого в нижней части бака деаэратора устанавливаются перфорированные парораспределительные трубы, через которые остаточные неконденсируемые газы удаляются паром, проходящим сквозь толщу воды.
Когда пузырьки пара проходят через воду, в соответствии с законом Рауля (Raoult's law), между газом внутри пузырька пара и соседними растворёнными газами устанавливается межфазное равновесие. Для достижения этого равновесия требуется достаточное время контакта. С этой целью при проектировании внутренней конструкции оборудования предусматривается образование мелких пузырьков и обеспечение достаточной длины их пути в воде, что достигается за счёт расчёта размеров отверстий, их количества и угла расположения на парораспределительных трубах. Вторая функция парораспределительных труб заключается в обеспечении быстрого запуска деаэратора и достижении качества выходной воды, соответствующего проектным требованиям, в кратчайшие сроки. По сравнению с любым другим способом парового нагрева, преимущество парораспределительных труб в нижней части бака состоит в возможности достижения полной деаэрации воды в баке.
Форсунка постоянной скорости
Форсунка постоянной скорости является важным элементом встроенного деаэратора, от которого зависит качество выходной воды. Форсунка постоянной скорости состоит из двух противоположно расположенных тарельчатых упругих элементов, зажатых вместе. При повышении давления внутри форсунки тарельчатые упругие элементы упруго изгибаются, и вода выбрасывается через зазор между ними, образуя водяную плёнку, которая разбивается и турбулизируется зубчатой структурой в месте сопряжения выходного отверстия, образуя мелкие капли в виде тумана. Сечение форсунки изменяется в зависимости от расхода, при этом скорость потока остаётся практически неизменной в диапазоне от 10% до 110% номинального расхода форсунки, обеспечивая стабильное распыление водяной плёнки.
